浅谈数控系统在机床行业中的发展

    自从1952年世界上第一台采用电子管组成的数控系统装备3坐标连续控制铣床（美国帕森公司和麻省理工学院合作研制）以来，微电子技术、自动控制技术、计算机技术以及精密机械等技术都取得了突破性的进展，集这些于一体的数控机床的发展更是日新月异。数控机床是一种装有程序控制系统的机床。它也是一个典型的机电一体化产品。

    随着现代制造技术的进步，人们生活水平的不断提高，市场需要个性化产品日盏增多，因此中、小批量零件的生产越来越多，而且要求零件的精度更高，形状也日趋复杂化。这样，作为实现柔性化、自动化最重要的加工装备，数控机床的高速发展及大量推广应用就成为现实。

    柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）都是以数控机床作为基础装备，为此，要求现代数控机床向以下十个方面发展。

    1. 高速化

    现代数控系统已由l6位CPU过渡到32位CPU，国外的一些新型数控系统已选用了64位CPU，并采用具有精简指令集运算的蕃片RISC作为主CPU，以提高运算速度。现代数控机束的设定单位和快速进给速度分别达了0.01～tm和10～24m/arin，甚至更高。

    2. 高精度化

    伺服系统的作用是用指令按给定运动速度及运动轨迹进行准确跟踪及定位。

    伺服系统的质量直接关系到数控机床的加工精度。现代数控机床采用了交流数字伺服系统，并采用新型控制理论实现了高速响应伺服系统。一些新的数控系统具有热补偿和空间误差补偿功能的传感器及软件（如补偿丝杠、齿轮等的间隙误差）。这样可以圆满地解决高速度与高精度这一对矛盾。

    3. 高自动化

    数控机床在零件加工过程中。可以完全按照预订的程序自动进行，对于刀具的进给、工件的检测。操作者无需干预，人们只需发山启动指令．并进行监视即可。现代数控机床装有先进的监控、检测装置。一旦诊断发现工件超差、刀具磨损等故障，能及时报警，并给予补偿或调换刀具，大大提高了数控机床的自动化程度，实现了连续地长期自动化加工，同时保证了产品质量。

    4. 高效率

    现代数控机床一般都采用自动换刀、自动更换工件等装置，实现一机多能，采取工序集中原则减少装夹次数、减步周转时间、减步夹具数量、减少操作者的人数、减步占地面积，从而缩短辅助时间。在同一台数控机床上，既能进行粗加工，又能进行精加工，提高了数控机床的利用率。现代数控机床还采用大功率电机，相应配备新型刀具，提高切削效率，缩短加工时间，经济效益显著。

    5. 高柔性

    实现数控加工的重要环节是数控机床的零件程序编制。现代数控机床利用CNC很高的存储及运算能力，采用自动程序编制技术。使零件程序编制工作可以在数控系统上在线进行。具有人机对话功能，实现程序的输入、编辑、修改及删除，具有前台操作和后台编辑的功能，还有宏程序的设计功能等。在装有小型加工数据库的新型致控系统中，根据加工要求，自动选择最佳刀具及切削用量，具有自适应控制能力，甚至以三维彩色动态图形显示。这样大大缩短产品研制周期，给新产品的研制开发、产品的改进及改型提供了捷径。

    6. 高可靠性

    新型数控机床采用大规模或超大规模的集成电路。采用专用芯片及混合式集成电路，实现了三维高密度安装技术，提高了线路的集成度。减少了电子元器件的数量，简化了数控机床的构造，从而避免工件报废，提高了数控机床的可靠性和安垒性，井具有很强的故障自诊断功能及保护功能。为了适应各类机床的不同要求。采用CNC系统的现代数控机床只需改变软件或控制程序；在数控系统的硬件方面。可以选择不同功能模块，组成满足用户需求的数控系统，保证了产品的质量。

    7. 很好的操作功能

    新型数控机床具有很友好的人机界面。采用彩色CRT屏幕或LCD液晶屏幕显示或提示，与手动操作键盘配合，并利用菜单选择操作方式，使操作者大为方便。减少了操作面板上的按钮数和指示灯数，提供了操作方法的提示，减少了操作错误。

    8. 很强的PLC功能

    现代数控机床装有可编程控制器（PLC），将CNC与PLC有机地结合起来，采用梯形图（LAD）的监控功能，为机床故障诊断及维修提供了方便。强功能PLC还具有多轴联动（同时控制）的功髓。

    9. 良好的环境性

    新型数控系统对资源的综合利用和优化利用柏力高，现代数控机床在运行过程中产生的噪声、废物等对生态环境的影响小，有利于劳动者的职业健康，并减轻了操作人员的劳动强度，提高了安全性，这样人在其中的工作状态良好，符合现代社会的发展需求。

    10. 较高的联网及通信功能

    为适应FMC、FMS及cIMs的要求，数控系统一般都带有RS322和RS422标准串行通信接日，可以与上位计算机进行数据交换。在具有DNC接口的高档数控系统中，可以实现数白数控机床的直接控制及数据通信，从而实现了从设计到制造的无图样自动化。

    为适应多层次的加工自动化要求，满足不同厂商对不同类型数控机床的联网需要。开发了MAP通信接口模块。近年采用了MAP3.0版本，可以允许不同厂商的设备之间进行数据通信并使这些数据应用到整个工厂的各个环节中。MAP工业控制网的实现。增强了产品市场竞争力，也为现代数控机床进入FMS、CIMs创造了有利条件。